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Freitag, 28.07.2017
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Erster Radioblitz mit Gammastrahlen-Begleitung

Astronomen finden erstmals Begleit-Signal bei einem ultrakurzen kosmischen Radiopuls

Spannende Entdeckung: Die mysteriösen kosmischen Radioblitze werden manchmal offenbar von intensiver Gammastrahlung begleitet. Eine solche Begleitstrahlung haben Astronomen jetzt erstmals für einen dieser ultrakurzen Radiopulse registriert. Allerdings: Dauer und Energie dieses Gammastrahlen-Signals passen zu keiner der Theorien über die Ursache dieser rätselhaften Radiopulse.
Während das Parkes-Radioteleskop den Radioblitz FRB 131104 einfing, registrierte das Swift-Weltraumteleskop ein starkes Gammastrahlen-Signal aus der gleichen Richtung.

Während das Parkes-Radioteleskop den Radioblitz FRB 131104 einfing, registrierte das Swift-Weltraumteleskop ein starkes Gammastrahlen-Signal aus der gleichen Richtung.

Sie gehören zu den noch immer rätselhaften Phänomenen des Kosmos: ultrakurze Radiopulse. Diese "Fast Radiobursts", kurz FRBs, sind nur wenige Millisekunden lang und scheinen zumindest zum Teil von außerhalb unserer Galaxie zu stammen. Durch Störeinflüsse auf ihrem Weg klingt ihr gestreutes Signal wie ein absinkendes kurzes Pfeifen.

Doch die genaue Quelle und Ursache dieser mysteriösen Radioblitze sind bislang unbekannt – auch, weil man bisher nur ein paar Dutzend von ihnen aufgefangen hat. Ein weiterer Grund: Bisher sind alle Versuche gescheitert, bei diesen Radiopulsen auch elektromagnetische Strahlung in anderen Wellenlängen zu finden. Ihr Spektrum jedoch könnte mehr darüber verraten, was diese Blitze auslöst.

Glücklicher Zufall


Jetzt jedoch James DeLaunay von der Pennsylvania State University und seine Kollegen erstmals eine solche Begleitstrahlung registriert. Für ihre Studie suchten sie in den Daten des Gammastrahlen-Weltraumteleskops Swift nach Signalen, die zeitlich und räumlich zu den wenigen bekannten Radioblitzen passen. "Als ich diese Suche nach den Gegenparts der Fast Radiobursts begann, habe ich eigentlich nicht erwartet, etwas zu finden", berichtet DeLauney.


Das Gammastrahlen-Signal des Swift-Teleskops (roter Fleck) liegt genau in dem Bereich, in dem das Parkes-Radioteleskop den FRB 131104 aufgefangen hat (Kreis)

Das Gammastrahlen-Signal des Swift-Teleskops (roter Fleck) liegt genau in dem Bereich, in dem das Parkes-Radioteleskop den FRB 131104 aufgefangen hat (Kreis)

Aber wider Erwarten wurde er doch fündig: Als das Parkes-Radioteleskop am 4. November 2014 den ultrakurzen Radiopuls FRB 131104 einfing, blickte das Swift-Teleskop durch einen glücklichen Zufall in die richtige Richtung. Nah am Ursprung des Radioblitzes registrierte es ein kurzes, aber starkes Aufleuchten von Gammastrahlen. "Als ich sah, dass es für diesen Burst ein mögliches Gammastrahlen-Gegenstück gab, konnte ich mein Glück kaum fassen!", erzählt DeLauney.

Überraschend lang und hell


Damit haben Astronomen zum ersten Mal belegt, dass die Quelle der Radioblitze tatsächlich auch Strahlung in anderen Wellenlängen abgibt. "Diese Entdeckung revolutioniert unsere Bild der Fast Radiobursts", sagt Koautor Derek Fox von der Pennsylvania State. "Zumindest einige von ihnen manifestieren sich offensichtlich sowohl mit einem Pfeifen als auch mit einem Gammablitz."

Wie die Astronomen berichten, hielt der Gammastrahlen-Ausbruch zwei bis sechs Minuten lang an –erheblich länger als der nur Millisekunden dauernde Radiopuls. Gleichzeitig überstrahlt die Intensität der Gammastrahlen die des Radioblitzes um das Milliardenfache. "Damit ist die Gamma-Emission von FRB 131104 überraschend langanhaltend und hell", sagt Koautor Derek Fox von der Pennsylvania State.

Passt zu keiner der gängigen Theorien


Die Eigenschaften dieses Gammastrahlen-Signals geben nun allerdings weitere Rätsel auf. Denn sie passen zu keiner der beiden vorherrschenden Theorien zur Ursache der ultrakurzen Radioblitze. Einige Astronomen vermuten, dass die Millisekunden-Pulse durch Ausbrüche eines Magnetars entstehen – dies könnte auch die kürzlich registrierte Serie von Radioblitzen erklären. Andere dagegen vermuten eher eine Verschmelzung von zwei Neutronensternen als Quelle der Radiobursts.

Ein Magnetar ist ein schnellrotierender Neutronenstern mit einem extrem starken MAgnetfeld. Sie gelten als eine mögliche Quelle für Fast Radiobursts.

Ein Magnetar ist ein schnellrotierender Neutronenstern mit einem extrem starken MAgnetfeld. Sie gelten als eine mögliche Quelle für Fast Radiobursts.

Doch das Gammastrahlen-Signal von FRB 131104 ist zu energiereich, um von einem Magnetar-Flare stammen zu können. "Die Energiefreisetzung, die wir hier sehen, wäre für einen Magnetar eine echte Herausforderung – es sei denn, er liegt sehr nahebei", erklären die Forscher. Dagegen sprechen jedoch die weiteren Merkmale des Gammaleuchtens.

Die lange Dauer des Gammastrahlen-Signals wiederum passt nur schlecht zum Szenario der verschmelzenden Neutronensterne. Sie wäre nur dann zu erklären, wenn wir dieses Ereignis aus einem ganz bestimmten Winkel von der Seite sehen würden, so die Astronomen.

Weiterhin rätselhaft


DeLauney und seine Kollegen vermuten daher, dass das Gammastrahlen-Signal von einem ganz anderen Ereignis herrührt: "Die Energie und der Zeitverlauf der Gammastrahlen-Emission passt besser zu einigen Arten von Supernovae oder zu Ereignissen bei der Materie-Akkretion Schwarzer Löcher", berichtet Fox. "Das Problem ist nur, dass keines der existierenden Modelle dabei einen Fast Radioburst vorsieht."

Damit bleibt der Ursprung der ultrakurzen Radiopulse weiterhin rätselhaft. Die Astronomen hoffen nun, dass bald noch weitere Fälle von Begleitstrahlung bei den Radioblitzen gefunden werden. Ihrer Vermutung nach könnte es auch im Röntgenbereich oder sogar im sichtbaren Licht ein Nachglühen oder ein "Echo" der Radioblitze geben. (Astrophysical Journal Letters, in press; arXiv:1611.03139)
(Penn State University, 14.11.2016 - NPO)
 
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